Памятник, датируемый 1808-1834 годами, выполнен из камня и относится к Читинской и Забайкальской епархии. В настоящее время он используется Баргузинской православной общиной, и только южный придел, посвященный Пресвятой Богородице, функционирует, тогда как в других частях ведутся реставрационные работы.

Основная часть храма разделена продольными стенами на три придела. В первом находился главный престол во имя Преображения Господня, в южном, во имя Благовещения Пресвятой Богородицы, а в северном, во имя святителя и Чудотворца Николая Мирликийского. Крыша храма изготовлена из железа.

В 1808 году в поселке Баргузин была построена деревянная церковь, а в конце мая 1834 года на ее месте, благодаря финансированию местного купца Ивана Черных, возвели каменную. В сентябре того же года ее освятил священник Николай Рубцов. План церкви представлял собой квадрат с пристроем колокольни и служебными помещениями на западе. Алтарный выступ с восточной стороны отсутствовал. Основной объем церкви был разделен на три нефа, из которых средний был в два раза шире боковых. Главный престол находился в центральном нефе, южный, "теплый", был посвящен Благовещению Пресвятой Богородицы, а северный, "холодный", святителю и чудотворцу Николаю. Вход в церковь осуществлялся через нижний ярус колокольни с двухколонной сенью над входной площадкой. В теплый придел можно было попасть через другое крыльцо. Интерьеры храма были без росписей, а главным украшением служили иконостасы.

В 1939 году вышел указ о закрытии Спасо-Преображенского собора. После этого, в 1940 году, здание церкви было переоборудовано под кинотеатр, открывшийся 31 декабря 1940 года. Позже в нем размещалась ремонтная мастерская местного комбината быта.

Православный приход был вновь зарегистрирован 29 марта 1993 года, и 5 января 1995 года здание храма было передано ему. 28 сентября 1999 года Спасо-Преображенский приход был зарегистрирован как юридическое лицо.

В 2009 году был создан попечительский совет по реставрации храма, возглавляемый председателем народного Хурала Республики Бурятия Матвеем Матвеевичем Гершевичем.

Осенью 2011 года на куполах собора установили кресты, а 24 января 2012 года был освящен Благовещенский придел храма.

18 июня 2013 года епископ Улан-Удэнский и Бурятский Савватий совершил чин великого освящения главного Преображенского придела Спасо-Преображенского храма в селе Баргузин и провел Божественную литургию в новоосвященном приделе.